Метрологія як наука. Засоби вимірів - Производство и технологии контрольная работа

Главная

Производство и технологии
Метрологія як наука. Засоби вимірів

Дослідження поняття метрології. Основні метрологічні характеристики засобів вимірювання. Аналіз принципів та методів вимірювань фізичних величин. Державна система приладів та засобів автоматизації. Агрегатні комплекси. Повірка та державні випробування.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Метрологія як наука. Засоби вимірів
1. ПОНЯТТЯ І ВИЗНАЧЕННЯ МЕТРОЛОГIЇ - НАУКИ ПРО ВИМІРЮВАННЯ
1.1 ЗАГАЛЬНI ВIДОМОСТI ПРО ВИМIРЮВАННЯ
1.2 ПОНЯТТЯ СИСТЕМИ ФВ ТА ЇХНІХ ОДИНИЦЬ
1.3 ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЯКОСТІ ПРОВЕДЕНИХ ВИМІРЮВАНЬ
1.4 ПРИНЦИПИ ТА МЕТОДИ ВИМІРЮВАНЬ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН
2.2 Основні метрологічні характеристики засобів вимірювання (ЗВ)
2.3 ОСНОВНІ ВИДИ ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАННЯ
2.4 СТРУКТУРНІ СХЕМИ ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАННЯ
2.5 ДЕРЖАВНА СИСТЕМА ПРИЛАДІВ ТА ЗАСОБІВ АВТОМАТИЗАЦІЇ (ДСП)
2.7 ОСНОВНI ПОНЯТТЯ З МЕТРОЛОГIЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ
2.8 ПОВІРКА ТА ДЕРЖАВНІ ВИПРОБОВУВАННЯ ЗВ
1. ПОНЯТТЯ І ВИЗНАЧЕННЯ МЕТРОЛОГIЇ - НАУКИ ПРО ВИМIРЮВАННЯ
1.1 ЗАГАЛЬНI ВIДОМОСТI ПРО ВИМIРЮВАННЯ
Автоматизація виробничих процесів у харчовій промисловості нерозривно зв'язана з вимірюванням різних фізичних величин та комплексних показників якості продукції. Для цієї мети використовуються різноманітні засоби вимірювань, правильність використовування яких ґрунтується на положеннях метрології та вимірювальної техніки.
Метрологія в її сучасному розумінні - це галузь науки про вимірювання, методи та способи забезпечення єдності вимірювань i способи досягнення необхідної точності вимірювань.
Вимірювання - це процес знаходження значення (розміру) фізичної величини в певних одиницях за допомогою спеціальних засобів вимірювання дослідним шляхом. Вимірювання полягає у порівнянні значення вимірюваної ФВ з іншою однорідною ФВ, умовно прийнятою за одиницю.
Фізична величина ( далі ФВ) - це властивість, яка є спільною в якісному відношенні для багатьох матеріальних об'єктів, але є індивідуальною в кількісному відношенні для кожного з них. Наприклад, усі об'єкти мають масу i температуру, але для кожного об'єкта вони різні.
Для встановлення кількісного вмісту властивості , яка відображає певну ФВ, у метрології введені поняття:
- розмір ФВ - це кількісний уміст у даному об'єкті властивості, яка відповідає поняттю ФВ;
- одиниця (U) ФВ - це ФВ фіксованого розміру , якій умовно присвоєне значення одиниці й розмір якої встановлюється законодавчо метрологічними службами держави;
- значення (Q) ФВ - це оцінка розміру ФВ у вигляді деякого числа прийнятих для неї одиниць;
- числове значення (n) ФВ - це число, яке дорівнює відношенню значення ФВ до одиниці даної ФВ. Воно може бути цілим чи дробовим, але обов'язково абстрактним числом.
Значення ФВ отримують у результаті проведених вимірювань або обчислень у відповідності з основним рівнянням вимірювань:
де Q - вимірювана величина, U - одиниця фізичної величини , n - числове значення вимірюваної величини.
Права частина - називається результатом вимірювань i завжди має розмірність одиниці фізичної величини U , а число n показує скільки разів одиниця вимірювання вміщується у вимірюваній величині. Н., I = 40 A.
У цьому випадку результати вимірювань називають іменованими. Неіменовані результати вимірювань надаються у відсотках.
Якщо при вимiрюваннi величини Q використати iншу одиницю, н., U1, то рiвняння (1.1) приймає вид:
Розв'язуючи рівняння спільно одержимо:
n * U = n1 * U1, або n1 = n (U / U1) (1.3).
Тобто, для переходу від результату вимірювання "n" (в одиницях U) до результату "n1", вираженого в одиницях U1, необхідно "n" помножити на співвідношення прийнятих одиниць.
Необхідно чітко розрізняти два поняття: і стинні значення ФВ та їхні емпіричні прояви - результати вимірювань. Істинними Qіст - є значення фізичних величин, які ідеально відбивають (відображають) властивості об'єкта як у якісному, так i в кількісному відношеннях. Вони не залежать від способу нашого пізнання i являють собою абсолютну істину, до якої ми прагнемо, бажаючи виразити їхніми числовими значеннями.
На практиці це абстрактне поняття замінюють поняттям дійсного значення (Qдiйс) вимірюваної ФВ , пiд яким розумiється її значення, знайдене експериментально i настiльки близьке до iстинного, що для даної мети може використовуватися замiсть нього. За дійсні беруть значення які: розраховані за формулами, одержані за показами еталонів та більш точних засобів вимірювання.
Результати вимірювань (далі РВ) - це продукт нашого пізнання i вони становлять приблизну оцінку значення ФВ. РВ завжди залежать від використаного принципу чи методу вимірювань, а також від стану та класу точності засобу вимірювань, за допомогою якого їх здобувають, i від кваліфікації обслуговуючого персоналу.
Усі вимірювані ФВ можна розділити на дві групи:
Першу групу - утворюють ФВ, що вимірюються безпосередньо. В имірювання таких ФВ відбуваються без перетворення їхнього роду і вони в процесі вимірювання порівнюються з однорідною мірою, що відтворює необхідний розмір. Наприклад, вимірювання довжини об'єкта метром.
Другу - утворюють ФВ, що перетворюються із заданою точністю в безпосередньо вимірювані. ФВ, що перетворюються, не можуть вимірюватись у відповідних їм одиницях безпосередньо. До ФВ, що перетворюються, відноситься, наприклад, температура, густина. У цьому випадку значення вимірюваної ФВ знаходять після перетворення її роду або за відомою залежністю між нею та ФВ, що вимірюється безпосередньо і яка однозначно зв'язана з першою величиною, але зручніша для вимірювання. Такі перетворення здійснюються за допомогою операції вимірювального перетворення. Наприклад, вимірювання температури за допомогою термометра опору шляхом визначення його електричного опору або використання у вимірювальній техніці перетворювачів, коли вимірюється значення сигналу, а не значення вимірюваної величини. Єдність вимірювань - це стан вимірювань, коли результати вимірювань виражені в законодавчо прийнятих одиницях, а похибки вимірювань прийняті із заданою ймовірністю. Єдність вимірювань необхідна для порівняння результатів вимірювань фізичної величини, проведених у різних місцях, у різний час та з використанням різних методів i засобів вимірювання. Тобто, результати вимірювань ФВ повинні бути однаковими скрізь i не залежати від методу та засобу, яким було проведене вимірювання. Так, наприклад, маса в 1 кг чи довжина в 1 м повинні бути адекватними в різних місцях, при вимірюванні різними методами, засобами та експериментаторами.
Засоби вимірювання (ЗВ) - це сукупність спеціальних технічних засобів, яка використовується для визначення розміру ФВ при її вимірюванні і яка має нормовані метрологічні характеристики та проградуйована в одиницях вимірюваної величини.
Міра - це ЗВ, який призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру.
1 . 2 ПОНЯТТЯ СИСТЕМИ ФВ ТА ЇХНІХ ОДИНИЦЬ
Опис властивостей, які характеризують певну ФВ, здійснюється в певній системі фізичних величин , під якою розуміється сукупність ФВ, утворених у відповідності із прийнятими принципами, коли одні ФВ приймаються за незалежні, а інші є функціями основних.
Обґрунтовано, але в загальному довільно, вибирається декілька ФВ у системі за основні, а інші називаються похідними і визначаються через основні на базі відомих рівнянь зв'язку між ними. Прикладами основних ФВ є довжина, маса, час, а похідною є густина речовини, що визначається як маса речовини, що знаходиться в одиниці об'єму.
Відповідно кожна система ФВ має основні одиниці ФВ, які використовуються в ній для відтворення розміру основних ФВ, та похідні.
Похідна одиниця - це одиниця похідної ФВ системи, яка утворена у відповідності з рівнянням, яке зв'язує її з основними одиницями, або з основними одиницями та вже визначеними похідними одиницями. Наприклад, одиниця - швидкості - є похідною і дорівнює - м/с.
У назвах систем ФВ використовують символи величин, які прийняті за основні. Діюча в теперішній час міжнародна система ФВ СІ (SI) повинна зображуватись символами LMTIQNJ, відповідно до символів її основних величин: довжині (L), масі (M), часу (T), силі електричного струму (I), температурі (Q), кількості речовини (N) та силі світла (J).
В Україні в якості основної системи ФВ використовується міжнародна і відповідно використовується міжнародна система одиниць СІ, у якій як одиниці основних ФВ прийняті: метр (м), кілограм (кг), секунда (с), ампер (А), одиниця термодинамічної температури Кельвін (К), моль - одиниця кількості речовини та кандела (кд) - одиниця сили світла.
1.3 ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЯКОСТІ ПРОВЕДЕНИХ ВИМІРЮВАНЬ
Якість вимірювань характеризується : точністю, достовірністю, правильністю, збіжністю, відтворенням та розміром допустимих похибок.
Точність вимірювань - це характеристика якості вимірювань, що відображує близькість до нуля похибки його результату, або означає максимальну наближеність результату до істинного значення вимірюваної величини.
Достовірність вимірювань - визначається ступенем довіри до результатів вимірювань і характеризується ймовірністю того, що істинні значення вимірюваної величини знаходяться у вказаних межах. Така ймовірність називається довірчою. Правильність вимірювань - це характеристика вимірювань, що відображає близькість до нуля систематичної похибки результатів вимірювання.
Збіжність результатів вимірювання - це характеристика якості вимірювань, що відображає близькість один до одного результатів вимірювання однієї й тієї ж фізичної величини, виконаних повторно одним і тим же методом та ЗВ, в одних і тих же умовах.
Відтворення результатів вимірювання - це характеристика якості вимірювань, що відображає близькість один до одного результатів вимірювання однієї й тієї ж фізичної величини, виконаних у різних місцях, різними методами та ЗВ в одних і тих же умовах.
Похибка вимірювань - це відхилення результату вимірювання Х від істинного значення Q, яке визначається за формулою:
метрологічний засіб вимірювання державний
Така похибка називається абсолютною і описує кількісну близькість виміряного значення ФВ до істинного (дійсного) її значення.
Вимірювання класифікують за такими ознаками:
1) за характером зміни вимірюваної величини в часі, 2) за способом одержання результатів вимірювання, 3) за точністю вимірювання.
За характером зміни вимірюваної величини в часі вимірювання розділяють на:
- СТАТИЧНІ ВИМІРЮВАННЯ - при яких протягом певного проміжку часу вимірювана величина майже не змінюється, або ж її величина змінюється поступово відповідно до процесу виробництва. Такі вимірювання характеризують стаціонарність в об'єкті, застосовуються в пасивних експериментах для встановлення взаємозв'язку між фізичними величинами одного i того самого об'єкта дослідження. Їх також використовують при зніманні статичної характеристики перетворення засобу вимірювань. Вони забезпечують задовiльний рiвень точностi за певний проміжок часу.
- ДИНАМІЧНІ ВИМІРЮВАННЯ - показують зміну вимірюваної величини в часі при різних збуреннях, що впливають на об'єкт або ж на засіб вимірювання. Вони дають змогу вивчити динамічні властивості об'єкта, його інерційність, а також динамічні властивості самого засобу вимірювання та його складових частин.
Для визначення динамічної характеристики ЗВ на його вхід подають стрибкоподібний сигнал Хдійсн . Як видно із графіку показання приладу Хдин досягають сталого значення Хдійсн лише через певний час i наближаються до нього поступово по експоненціального закону. Різниця між показаннями приладу Хдин i дійсним значенням Хдiйсн вимірюваної величини називається динамічною похибкою:
Спочатку, не дивлячись на стрибкоподібну зміну вимірюваної величини Хдійсн на вході приладу, сигнал на його виході Хдин почне змінюватись через певний проміжок часу,який називається - час початку реагування Тпр.
Далі, сигнал Хдин досягне величини 95% свого максимального значення Хдійсн через проміжок часу перехідного процесу Тпп .
Постійна часу Т - час, на протязі якого значення вимірюваної величини досягає 0,632 вiд сталого її значення.
Час установлення повного значення вимірюваної величини Тпз - час, протягом якого значення вимірюваної величини досягне свого сталого значення від початку зміни вхідної величини на вході приладу, а динамічна похибка не досягне нуля.
За способом одержання числового значення вимірюваної величини вимірювання розділяють на два види: прямі та непрямі.
- ПРЯМИМИ називаються вимірювання, за якими значення вимірюваної ФВ знаходять без перетворення її роду і це значення визначається безпосередньо за експериментальними даними. При прямих вимірюваннях вимiрювану ФВ визначають або порівнянням її розміру з розміром, що відтворюється мірою (наприклад, вимірювання довжини стола метром), або у вигляді показу ЗВ , що завчасно проградуйований в одиницях вимірюваної ФВ . При здійсненні прямих вимірювань, об'єкт дослiдження приводять до взаємодiї зі ЗВ i по показам останнього вiдраховують значення вимірюваної величини. До прямих належить більшість вимірювань, які використовуються у виробництві, а також вони є основою інших, більш складних, вимірювань.
- НЕПРЯМИМИ - є вимірювання, за якими значення вимірюваної ФВ величини визначається після перетворення її роду або визначається шляхом її обчислення за відомою залежністю між цією ФВ та іншими ФВ , які вимірюють прямо і з якими вона зв'язана відомими математичними (функціональними) залежностями. Будь-яке непряме вимірювання зв'язане з низкою прямих вимірювань.
Непрямі вимірювання в свою чергу ділять на: опосередковані, сукупнi та сумicнi.
- Oпосередковані - це вимірювання , за яких значення вимірюваної ФВ Q визначається шляхом її обчислення за відомою залежністю між цією ФВ та іншими ФВ - аргументами ( Y, Z, G, ...), які вимiрюють прямо і з якими вона зв'язана вiдомими математичними залежностями. Опосередковані вимірювання найбільш розповсюджені cеред непрямих вимірювань.
Функціональну залежність результату Q від аргументів Y, Z, G,…, загального виду: Q = F (Y, Z, G, ...), називають формулою (рівнянням) зв'язку . Приклади опосередкованих вимірювань: визначення об'єму V рiдини у цiлiндричнiй посудинi за висотою h та площею
та густини за масою m та її об'ємом
вимірювання температури за допомогою термоперетворювача опору.
До опосередкованих відносяться тільки такі вимірювання, при яких розрахунок шуканої величини виконується вручну або автоматично, але тільки після отримання окремих результатів прямих вимірювань величин - аргументів.
У сучасних мікропроцесорних ЗВ часто обчислення шуканої вимірюваної величини виконується «в середині» ЗВ і результат отримують способом, характерним для прямих вимірювань. У таких ЗВ немає необхідності окремого врахування методичної похибки розрахунку, так як вона входить у самого ЗВ. Вимірювання, що проведені такими ЗВ, теж відносяться до прямих вимірювань.
- CУКУПНИМИ називаються вимірювання, що складаються з ряду (сукупності) прямих одночасних вимірювань однієї чи декількох величин - аргументів, виконаних при різних умовах, або при різній їх комбінації. При цьому числове значення вимiрюваної величини отримують шляхом вирiшення системи рiвнянь.
Наприклад, вимірювання електричного опору заземлення. Пряме вимірювання такого опору неможливе, тому проводять прямі вимірювання попарно трьох заземлень: одного основного R та двох допоміжних R, R.

Розв'язуючи отриману систему рівнянь відносно R, знаходять його значення, а якщо необхідно і значення допоміжних заземлень.
- СУМIСНI вимiрювання - це одночасне вимiрювання двох або декiлькох рiзнойменних величин із метою знаходження залежностi мiж ними.
Наприклад, при визначені температурних коефіцієнтів лінійного розширення опору провідника із платини від температури за рівнянням:
Rt = Ro ( 1 + aT + bT). Для вирiшення задачi проводять попарнi вимiрювання різнойменних величин (опору провiдника i температури), складають систему рiвнянь i пiсля її вирiшення одержують чисельнi значення коефiцiєнтiв a та b.
Сумiснi вимiрювання дiстають широке розповсюдження при вимiрюваннях якiсних показників харчових продуктів, які є багатокомпонентними сумішами. Наприклад, одночасно можуть вимірюватись густина, в'язкість , показник рН і інші , які в комплексі дають показник якості продукту.
За ТОЧНIСТЮ - вимірювання подiляють на 3 групи:
1. Еталонні - це вимiрювання з максимально можливою точнiстю вiдповiдно до наявного технiчного рiвня. Це вимiрювання за допомогою еталонiв i спрямованi на вiдтворення встановлених одиниць фiзичних величин або констант.
2. Контрольно-повiрочнi вимiрювання, похибки яких не перевищують деяких наперед заданих значень. Це лабораторнi вимiрювання фiзичних величин за допомогою зразкових i технiчних засобiв високих класiв точностi, н., у метрологiчних лабораторiях ДСУ.
3. Технiчнi (технологiчнi) вимiрювання - якi проводяться в промисловостi i визначаються класом точності використаного засобу вимірювань.
1 .4 ПРИНЦИПИ ТА МЕТОДИ ВИМIРЮВАНЬ ФIЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН
В основі вимірювання використовується певний принцип, під яким розуміється фізичне явище або сукупність фізичних явищ використаних для одержання результату у вигляді вимірювальної інформація про значення вимірюваної фізичної величини. Наприклад, вимірювання температури за допомогою термоелектричного ефекту.
У той же час вимірювання можуть бути проведені з використанням різних методів, під якими розуміється сукупність прийомів використання різних принципів та засобів вимірювань для створення вимірювальної інформації. Метод, в перекладі із грецької, означає шлях досліджень, спосіб досягнення мети.
При технологiчних вимiрюваннях використовуються 2 основних методи вимiрювань: безпосередньої оцінки та порівняння з мірою.
Метод безпосередньої оцінки полягає в тому, що значення вимірюваної величини знаходять за допомогою відповідного вимірювального засобу по його відліковому пристрою (шкалі). Метод характеризується прямим перетворенням значення вимірюваної величини у вихідну величину, яка показується або записується вимірювальним приладом, який у свою чергу від градуйований у відповідних одиницях. Метод має найширше використання в умовах виробництва.
Метод порівняння з мірою полягає втому, що вимірювана величина порівнюється з однорідною величиною, значення (розмір) якої вiдтворюється мiрою. МIРА - це засiб вимiрювання, який вiдтворює ФВ вiдомого розмiру, наприклад, лінійка.
Варіантом методу порівняння з мірою в простому випадку є вимірювання довжини об'єкта лiнiйкою.
До більш складних різновидів методу порівняння з мірою належать:
- Компенсаційний (нульовий) метод, або м етод повного зрівноважування - суть якого в тому, що на вимірювальний засіб одночасно подаються і порівнюються - вимірювана величина та однорідна зрівноважуюча величина від регульованої міри, значення якої відомо. Вихідна величина міри регулюється доти, поки не буде досягнута повна рівновага, яка фіксується по нульовому результату ЗВ (нуль - приладу), а результат вимірювання дорівнює значенню регульованої міри.
Цей метод має високу точнiсть вимiрювання та незалежнiсть результатiв вимірювання вiд впливу зовнiшнiх умов i використовується, наприклад, в автоматичних мостах та потенцiометрах.
- Метод заміщення полягає в тому, що вимірювана величина та вихідна величина регульованої міри діють на один відповідний ЗВ почергово, поки не буде досягнуто повне зрівноважування, тобто, не буде досягнуто рівності показів ЗВ для обох випадків, що є результатом вимірювань;
- диференціальний метод (різницевий або неповного зрівноважування) полягає в тому, що на вимірювальний засіб подається і вимірюється тільки різниця між шуканою вимірюваною величиною i величиною, яка відтворена мірою. Метод використовується у випадках, коли просто та точно реалізується операція віднімання величин та задання міри і коли вимірювана величина Х, може бути надана залежністю :
де Хо - номінальне значення вимірюваної величини, що задане мірою;
Х - можливе відхилення вимірюваної величини від номінального значення, які , як правило, знаходяться в межах 10% від Хо.
Наприклад, маємо ваговимірювальний пристрій класу точності 1%, а це означає, що приведена допустима похибка цього пристрою = 1%, і необхідно ним вимірювати масу сипучого матеріалу на траспортері в межах (20 1)кг.
Якщо використаємо цей пристрій та реалізуємо метод безпосередньої оцінки, то отримаємо абсолютну похибку вимірювань цього методу:
= (D * ) = (20 + 1) * = 0,21 кг = 210 г.
Якщо ж ми використаємо диференціальний метод, то повинні використати міру Хо = 20 кг, якою компенсуємо частину маси транспортера, яка діє на ваговимірювальний пристрій, і вимірюємо тільки різницю (можливе відхилення) у межах 1 кг цим же пристроєм. Але в цьому випадку абсолютна похибка пристрою в діапазоні 2 кг дорівнює:
У той же час, точність вимірювання всієї маси матеріалу на транспортері при диференціальному методі буде визначатись приведеною похибкою:
= ( / D) * 100% = (0,020 / 21)* 100 = 0,1%.
Як бачимо, тільки правильний вибір методу вимірювання дозволяє, без особливих витрат, підняти точність вимірювання маси сипучих матеріалів на транспортері на порядок.
Залежно від форми вимірювальної інформації розрізняють два способи вимірювань - аналоговий та цифровий.
Інформація - категорія, яка дозволяє розпізнавати присутність чи відсутність відомостей, на основі яких приймається рішення. І снує дві форми для надання інформації про фізичні величини (ФВ) - це аналогова (або безперервна) та цифрова (або дискретна). Носієм інформації в обох є сигнал.
Сигнал - це фізичний процес , властивості якого визначаються взаємодією між матеріальним об'єктом та засобами вимірювальної та обчислювальної техніки.
За аналогового вимірювання - використовується аналогова форма надання інформації і відповідно надання інформації про вимірювану ФВ здійснюється за допомогою одного сигналу (аналога), який є безперервною функцією вимірюваної ФВ і який подібний та пропорційний цій ФВ. Аналоговий сигнал відтворює всі миттєві значення ФВ і приймає будь-які значення в певних межах.
Прикладом аналогового сигналу є довжина стовпчика ртуті в рідинному термометрі. Аналогова форма надання інформації використовується в первинних вимірювальних перетворювачах, як вихідний сигнал про значення вимірюваної величини.
За ц ифрового вимірювання ( при дискретній формі надання інформації) інформація про вимірювану величину надається за допомогою або одного дискретного сигналу, або здійснюється за допомогою послідовного ряду (набору) дискретних сигналів. Один дискретний сигнал у мікропроцесорній техніці називається “біт” і є мінімальною одиницею інформації. Кожний дискретний сигнал або біт приймає не всі можливі, а тільки два значення - біт увімкнений і має високий рівень сигналу (знаходиться в стані логічної 1), або біт вимкнений (знаходиться в стані логічного 0).
Один дискретний сигнал використовується, наприклад, у системах автоматичного контролю, для фіксації моменту виходу вимірюваної величини за допустимі межі.
Контроль - це процедура встановлення відповідності між станом об'єкта та його нормою.
На відміну від надання інформації аналоговою величиною, дискретне надання інформації у вигляді набору окремих біт - має кінцеву кількість значень.
Візуальним цифровим сигналом - є сукупність біт , які відтворюють цифри на відліковому пристрої цифрового індикатора. При цьому набір декількох біт відповідає одній із цифр величини, яка надається в дискретній формі.
У сучасних засобах вимірювання одними з основних операцій є операції перетворення аналогової форми інформації в цифрову і навпаки. Як правило, аналогові сигнали від датчиків у сучасних ЗВ спочатку перетворюються за допомогою АЦП у цифрову форму. Сигнал у цифровій формі обробляється в мікропроцесорному пристрої і при необхідності проводиться його цифрова корекція. Далі цифровий сигнал за допомогою ЦАП знову перетворюється в аналоговий, але вже уніфікований сигнал, який і подається в канали зв'язку.
Будь-які вимірювання фізичних величин виконуються певним методом, який реалізується у відповідному засобі вимірювань (ЗВ).
ЗВ - це узагальнене поняття конструктивно закінчених пристроїв, які мають один із трьох при знаків:
- 1) виробляють сигнал, який несе інформацію про розмір (значення) вимірюваної фізичної величини (ФВ), наприклад, покази термометру;
- 2) або відтворює ФВ заданого розміру; та
- 3) має нормовані метрологічні характеристики.
Вимірювана ФВ завдяки ЗВ перетворюється на відповідний сигнал вимірювальної інформації, який спостерігач сприймає або безпосередньо на шкалі ЗВ, або який, після перетворення та обробки, передається через канали зв'язку на інші ЗВ у вигляді сигналу зовсім іншої ФВ.
Відповідно до цього будь-який ЗВ можна уявити у вигляді ланцюга, тої чи іншої структури, який складається з ряду функціональних елементів (перетворювачів), об'єднаних у єдиний схемно-конструктивний пристрій.
Складність такого ЗВ визначається в першу чергу фізичною природою вимірюваної величини, швидкістю її зміни в часі, допустимою похибкою її вимірювання, типом прийнятого приладу для відліку.
Елемент ЗВ - це простіший у функціональному відношенні пристрій (схема), який призначений для виконання тільки однієї із послідовних операцій по перетворенню сигналу вимірювальної інформації.
До таких основних операцій відносяться операції перетворення:
- вимірюваної величини в сигнал, що однозначно зв'язаний з інформацією про вимірювану величину;
- сигналу одного виду енергії в сигнал іншого виду енергії (наприклад, неелектричний в електричний і навпаки);
- сигналу по величині енергії (підсилення);
- аналогового сигналу в дискретний і навпаки;
- сигналу постійного струмі в змінний і навпаки (модуляція і демодуляція).
- функціональне перетворення сигналу (лінеаризація, кусково-лінійна апроксимація);
- порівняння сигналів та утворення керуючого сигналу (функція контролю);
- виконання логічних операцій із сигналами та їхнє зберігання.
2.2 Основні метрологічні характеристики засобів вимірювання (ЗВ)
До основних метрологічних характеристик ЗВ, які визначаються при проведенні метрологічних досліджень (метрологічна атестація або повірка), відносяться: 1) похибка вимірювань; 2) характеристика - перетворення; 3) діапазон вимірювання; 4) варіація; 5) чутливість та поріг чутливості; 6) клас точності; 7) швидкодія.
До загальних метрологічних характеристик засобів вимірювання відносяться також: 1) точність; 2) правильність; збіжність; 3) стабільність.
Завдяки цим метрологічним характеристикам оцінюється технічний рівень та якість засобів вимірювання. Вони також дозволяють оцінити наперед очікувані результати вимірювань вибраним ЗВ.
Похибка вимірювань ЗВ - це відхилення результату вимірювання фізичної величини даним ЗВ від її істинного значення.
Характеристика перетворення ЗВ - відтворює функціональну залежність між вхідною вимірюваною величиною та вихідним сигналом ЗВ.
Діапазон вимірювання - це інтервал вимірюваної величини, у межах якого похибки ЗВ нормовані.
Варіація ЗВ - це найбільша різниця між двома показами ЗВ, коли одне і теж саме значення вимірюваної величини досягається внаслідок її збільшення та зменшення.
Чутливість ЗВ - це відношення зміни вихідної величини ЗВ до зміни вхідної вимірюваної, яка спричинила цю зміну:
де ДL та Д зміни відповідних лінійної чи кутової вихідної величини ЗВ у мм, поділках та градусах повороту, а ДX - зміна вхідної вимірюваної величини у відповідних одиницях.
Чутливість - це іменована величина з різними видами одиниць, які залежать від природи вхідної вимірюваної величини й вихідної ЗВ.
Наприклад, для реостатного перетворювача (реохорда) - це Ом/мм; для термопари - мВ/К; для двигуна - об/с*В.
Якщо ЗВ складається з ланцюга перетворювачів, то його чутливість дорівнює добутку чутливості усіх перетворювачів у ланцюгу.
Поріг чутливості ЗВ - ц е найменше значення вимірюваної величини, яке може бути виявлене ЗВ.
Клас точності ЗВ - визначає гарантовані межі значень основної та додаткових похибок ЗВ.
Швидкодія - показує час реагування ЗВ на зміну вхідної вимірюваної величини.
Точність ЗВ - - показує на близькість до нуля похибки ЗВ.
Правильність ЗВ - показує на близькість до нуля систематичної похибки ЗВ;
Збіжність ЗВ - це близькість результатів вимірювання однієї і тієї ж величини ЗВ у однакових умовах.
2.3 ОСНОВНІ ВИДИ ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАННЯ
Основними видами засобів вимірювання є еталони, міри, вимірювальні перетворювачі, вимірювальні прилади, вимірювальні установки та вимірювальні системи (інформаційно-вимірювальні системи ІВС).
1. Еталони - це ЗВ, за допомогою яких ведеться відтворення та зберігання одиниць фізичних величин, з метою передачі їхніх розмірів зразковим мірам.
2. Міра - це ЗВ, який призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру (н., ваги - міра маси 0,5 кг). Використовується для повірки ЗВ, що розташовані на технологічних лініях виробництв, а також при реалізації диференціального методу вимірювань.
3. Вимірювальні перетворювачі - це ЗВ, що призначені для формування сигналу вимірювальної інформації про значення вимірюваної величини у формі зручній для передачі, подальшого перетворення, обробки та збереження, хоч безпосередньо він не сприймається спостерігачем.
Необхідно відрізняти вимірювальні перетворювачі від перетворюючих елементів складних вимірювальних приладів. Перші (вимірювальні перетворювачі) - це ЗВ із нормованими метрологічними характеристиками, а другі - не мають самостійного метрологічного значення і без того приладу, у який вони входять, не використовуються.
Вимірювальні перетворювачі розділяють на чотири групи:
А) Первинні вимірювальні перетворювачі (ПВП) - це технічні засоби, що побудовані з використанням певного фізичного принципу й виконуючі тільки одне вимірювальне перетворення, як правило, перетворення фізичної величини в електричні величини. ПВП - ще називають сенсорами або датчиками (чутливими елементами). Вони безпосередньо знаходяться під дією вимірюваної величини, і формують сигнал вимірювальної інформації (здебільшого - аналоговий або частотний). Робота ПВП протікає в складних умовах, так як на об'єкт вимірювання, як правило, являє собою складний, багатогранний процес, що характеризується великою кількістю параметрів (тиск, температура, вологість, в'язкість і т. п. ), кожний з яких діє на ПВП разом з іншими.
ПВП проектують для вимірювання тільки одного конкретного параметру, який назива
Метрологія як наука. Засоби вимірів контрольная работа. Производство и технологии.
Дипломная работа по теме Инструментальное оснащение участка механической обработки чашки стартера (деталь СТ721-159)
Реферат На Тему Англии
Курсовая работа по теме Разработка развития стратегии организации
Курсовая Работа На Тему Контроль Качества Геофизического Исследования Скважин
Реферат по теме Теоpия стоимости и учение о доходах Смита
Контрольная Работа На Тему Происхождение, Сущность И Типы Государств
Контрольная Работа По Праву 10 Класс
Реферат На Тему Система Коммуникативных Свойств В Структуре Личности
Курсовая Техническое Обслуживание И Ремонт
Конкурсы Стихов Собственного Сочинения 2022
Курсовая работа по теме Государственная служба занятости
Химия 11 Практическая Работа 2
Есенин Глазами Современной Молодежи Эссе
Реферат: Баланс финансовых ресурсов государства
Дипломная работа: Япония в конце нового времени. Революция Мэйдзи
Курсовая работа по теме Стратегическое управление как совокупность взаимосвязанных процессов
Реферат по теме Деревянный Иркутск. Усадьба В.П. Сукачева
Реферат: Культура и власть
Формы проявления характера. Черты характера. Формирование характера
Курсовая Работа На Тему Державно-Економічне Регулювання Виробничо-Господарської Діяльності Видавництв
Особливості підготовки студентів-філологів до виразного читання художніх творів - Иностранные языки и языкознание статья
Анализ динамических свойств системы автоматического управления заданной структурной схемы - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Коллегиальное делопроизводство в XVIII в. - История и исторические личности курсовая работа